一种高温耐磨复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种铜基复合材料，具体涉及一种高温耐磨复合材料及其制备方法。

背景技术：

铜具有优异的导电、导热性和抗腐蚀性能，而且易于加工，但高温条件下，铜合金的导电性和强度难以兼顾，因此为了满足航天、航空、微电子等高新技术对其综合性能的使用要求，开发既具有优良的导电性，又具有高的强度和优越的高温性能和减摩性能的高强度、高导电、耐磨、耐高温的铜基复合材料迫在眉睫。石墨，以及碳纤维改性铜基复合材料由于具有良好的导电、导热性、优异的力学性能、耐磨性、耐高温性、耐电弧烧蚀以及良好的自润滑性等一系列优点，现作为一种金属基复合材料己被广泛应用于机械制造、航空航天等领域。尤其是用于制造高电流密度电刷、滑块，轨道交通受电弓滑板、制动闸片等。

但是随着工作温度的提高，铜基体发生明显的高温蠕变，高温强度降低明显，且对内部的如摩擦组元的固定作用降低，导致材料的力学性能、耐磨性等大幅降低，限制其在工业上的应用。例如，高速列车用制动闸片在制动时产生的最高瞬时温度可以达到600-1000℃，对制动材料的耐温性和高温下的摩擦磨损性能要求非常严格，传统的铸铁和铜基复合材料不能满足高速列车制动要求。

目前，提高铜基复合材料的高温强度的方法，主要以颗粒弥散强化和纤维复合强化为主。纤维复合强化铜基复合材料通过第二相纤维的加入，不仅能实现金属复合体的强化，还可使材料的韧性明显提高。而弥散强化铜基材料则通过耐高温细小陶瓷颗粒相的加入，使其软化点接近cu的熔点，而且弥散强化既能发挥基体及强化材料的协同作用，又不会明显降低铜基体的导电性，还能明显改善基体的室温及高温性能，是获得高强度高电导率铜基复合材料的主要强化手段。

中国专利cn102978434a公开了一种短纤维与颗粒协同增强铜基复合材料及其制备方法，采用碳纳米管，纳米碳纤维，陶瓷短纤维等短纤维与氧化铝，氧化锆、氧化镁、二氧化钛，碳化硅，碳化钛，碳化钨、氮化硅、氮化铝、氮化钛、二硼化钛、ti3sic2等颗粒协同增强的铜基复合材料。短纤维与颗粒作为增强相，短纤维的含量为0.1～2wt.％，增强体颗粒的含量为0.1～10wt.％。该复合材料经过混合、成形、烧结、加工，与纯铜相比，其室温与高温强度提高3倍以上，导电性达到纯铜的80％以上，导热性为纯铜的70％以上，摩擦系数降低70％，磨损率降低50％。中国专利cn105734461a公开了一种碳纤维增强铜基复合材料及其制备方法，该复合材料含有以下质量百分含量的组分：碳纤维4～12％，铅粉1～2％，硼化钛1～8％，铌粉1～2％，硫化银3～7％，羟基磷灰石6～10％，过氧化钠20～30％，磷酸氢二钠4～10％，碳化硅5～9％，羟甲基纤维素10～15％，其余是铜粉。制备方法：将铜各成分混匀后，过200目筛，烘干；在600～700mpa的压力下压制成型；烧结；冷却至15～30℃。本发明的膨胀系数为6～7×10-6℃^-1，导热系数为203～206w/(m·k)，导热系数和膨胀系数都相对较高，羟基磷灰石的加入明显提高了导热导电效果。中国专利cn105256349a公开了一种碳纤维增强铜基复合材料的制备工艺，对碳纤维进行除胶处理后，在碳纤维表面镀铜，提高镀层与碳纤维的结合强度，包括：碳纤维加热除胶—碱性除油—清洗—装卡—一次镀铜—二次镀铜—清洗—钝化—卸卡—制备完成。碳纤维除胶的加热温度为300～400℃，加热时间5～10min，碱性除油为10％的naoh溶液，温度为40～50℃。镀铜包括硫酸铜30～40g/l，硝酸钾60～80g/l，溶液的温度为45～55℃，ph为9.0～9.5，每次电镀时间为60～80s，电流为0.4～0.6a。该工艺碳纤维表面的电镀层厚度均匀，并且不破坏碳纤维的力学性能，大幅度提高碳纤维的导电性。

王森等采用粉末冶金方法制备碳纳米管增强铜基复合材料，发现碳纳米管的加入明显改善了基体的磨损性能，加入3vol.％时，复合材料的比磨损率最小，仅为纯铜的1/4～1/3，并且确定了碳纳米管增强铜基复合材料的最佳制备工艺,试样的致密度平均达到了97％[王森，硕士论文，兰州大学，2009]。陈岁元等以cu、ni、y2o3、mos2、graphite混合粉为基体，采用粉末冶金方法制备了纳米al2o3增强新型铜基自润滑复合材料。发现随着铜合金粉末中纳米al2o3颗粒含量的增加，复合材料的密度下降，硬度和压溃强度先上升后下降，al2o3含量为2％时，硬度达到hv35.1，压溃强度达到276mpa。由石墨和mos2组成的混合固体自润滑材料的摩擦系数小且稳定(约0.12)，添加2wt.％al2o3的复合材料的磨损量最小，是未加al2o3的1/7～1/8。铜基体经过镍、纳米al2o3等弥散颗粒强化和固体润滑相石墨和mos2的加入，获得材料具有一定的自润滑性能[陈岁元，刘义杰，刘常升，孙桂芳，复合材料学报，2009，26(6)：109-115]。张文丽等分别采用热压烧结法和粉末冶金法制备了短碳纤维增强cu-ti3sic2复合材料，研究了cf表面电镀铜处理对复合材料密度、致密度、硬度、电阻率的影响。确定了热压制备复合材料的最佳工艺条件：vtsc＝10％时，cf最佳含量为8％；vtsc＝15％时，cf最佳含量为10％；最佳热压烧结温度为800℃～850℃，压力30mpa，保温90min[张文丽，硕士论文，武汉理工大学，2006]。

上述方法所设计和制备的铜基复合材料要么存在室温和高温强度低，韧性较差、要没存在无法冷压成型等不足。到目前为止，还未见采用冷压成型制备出高性能的铜基复合材料。

技术实现要素：

本发明针对现有铜基复合材料的室温和高温强度低，韧性较差等问题，提供了一种高温耐磨复合材料及其制备方法，即采用短碳纤维与氧化物、碳化物颗粒协同增强的铜基复合材材料，并通过高能球磨结合热处理工艺解决了短碳纤维和微米级氧化物颗粒在基体中分散不均，导致的强韧化和耐高温效果差、成形困难等问题，获得了高强、高韧、耐高温，且耐磨性良好的铜基复合材料。

本发明一种高温耐磨复合材料，所述高温耐磨复合材料其所用原料以质量百分比计包括下述组分：

短碳纤维1.0～3.0％、优选为1.0～2.0％、进一步优选为1.0～1.5％；

细小陶瓷颗粒0.5～1.0％、优选为0.5～0.8％、进一步优选为0.5～0.6％；

粗大陶瓷颗粒1.5％～10.0％、优选为5～10％、进一步优选为8～10％；

石墨粉6.0～15.0wt％、优选为8～12％、进一步优选为9～11％；

余量为铜粉；

所述细小陶瓷颗粒的粒径为1～5微米，所述粗大陶瓷颗粒的粒径为20～200微米；所述石墨粉的粒径为80～150微米。

本发明一种高温耐磨复合材料，所述短碳纤维的直径为7～10μm，长度1～4mm；所述铜粉是粒度为30～80μm的电解铜粉。

本发明一种高温耐磨复合材料，所述细小陶瓷颗粒为氧化铝粉和/或氧化锆粉，粗大陶瓷颗粒选自氧化铝、氧化锆、碳化硅、二氧化硅中至少一种；所述石墨粉为鳞片石墨粉。本发明中短碳纤维与细小陶瓷颗粒作为增强增韧相和耐高温相，粗大陶瓷颗粒和短碳纤维作为耐磨相，石墨作为润滑相。

本发明一种高温耐磨复合材料的制备方法；包括下述步骤：

步骤一

制备复合预合金粉i和制备复合预合金粉ii；

所述复合预合金粉i的制备为：

按质量百分比计配取下述原料；

电解铜粉94～98％；

短碳纤维2～6％；

所述电解铜粉的粒度为30～80μm；

所述短碳纤维为脱胶后的短碳纤维；其直径为7～10μm、长度1～4mm；

将配取的原料进行高能球磨，得到均匀镶嵌短碳纤维的复合预合金粉i；再将复合预合金粉i进行退火处理，得到备用复合预合金粉i；所述高能球磨的转速为220～300转/min，球磨时间为6～14h；所述退火的温度为300～400℃，时间大于等于30min，退火气氛为氢气气氛；

所述复合预合金粉ii的制备为：

按质量百分比计配取下述原料；

电解铜粉95～98％；

细小陶瓷颗粒氧化铝和/或氧化锆2～5％；

所述电解铜粉的粒度为30～80μm；

所述细小陶瓷颗的粒度为1～5μm；所述细小陶瓷颗为氧化铝和/或氧化锆；

将配取的运料进行高能球磨，得到均匀镶嵌氧化物颗粒的球形复合预合金粉ii；再将球形复合预合金粉ii进行退火处理，得到备用复合预合金粉ii；所述高能球磨的转速为220～300转/min、时间为6～14h；所述退火的温度300～400℃，时间大于等于30min，退火气氛为氢气气氛；

步骤二

按设计组分配取粗大陶瓷颗粒、石墨粉、铜粉、复合预合金粉i、球形复合预合金粉ii，混合均匀，得到混合粉末；

步骤三

将步骤二得到的混合粉压制成型得到压坯；

步骤四

将步骤三得到的压坯在保护气氛下加压烧结，得到高温耐磨复合材料；所述加压烧结的温度为850～950℃、压力为2～6mpa。

本发明一种高温耐磨复合材料的制备方法；所述短碳纤维为退火除胶后的脱胶短碳纤维。退火除胶，或是买脱胶的，否则嵌入率很低。在本发明，严格控制原料短碳纤维的长度以及必须为脱胶后的产物，其目的在于；配合本发明的球磨转速，可以很好的实现碳纤维在铜颗粒内部的嵌入。

本发明一种高温耐磨复合材料的制备方法；复合预合金粉i中短碳纤维的含量为步骤二所得混合粉末中短碳纤维含量的2-6倍。

本发明一种高温耐磨复合材料的制备方法；复合预合金粉ii中细小陶瓷颗的含量为步骤二所得混合粉末中细小陶瓷颗含量的2-10倍。

本发明一种高温耐磨复合材料的制备方法；制备复合预合金粉i时，控制退火时间为30～90min；

制备球形复合预合金粉ii时，控制退火时间为30～90min。

本发明一种高温耐磨复合材料的制备方法；步骤二中，混料时，通过v型混料机搅拌至均匀；v型混料机的搅拌速度为80-150转/min。

本发明一种高温耐磨复合材料的制备方法；步骤三中，所述压制成型的方式包括冷压成型；所述冷压成型的压力为250～450mpa，保压时间为20～30min。

本发明一种高温耐磨复合材料的制备方法；步骤四中，将步骤三得到的压坯在保护气氛下加压烧结，之后卸压，冷却，得到高温耐磨复合材料；所述保护气氛为氢气气氛或氮气气氛；烧结时，控制温度为850～950℃、时间为1～4h、压力为2～6mpa。

本发明所设计和制备的铜基复合材料的力学性能、耐高温和耐磨性能优良，导电性高，制备工艺简单。

本发明一种高温耐磨复合材料的制备方法，所制备的高温耐磨复合材料在基本保持铜基体的导电和导热性的同时，室温与高温强度高于纯铜的3倍以上，摩擦系数大幅降低。本发明所设计和制备的铜基复合材料的力学性能、耐高温和耐磨性能优良，导电性高，制备工艺简单。

本发明首次尝试了，先通过适当球磨参数的高能球磨和退火工艺分别制备出复合预合金粉i、球形复合预合金粉ii；然后再将按设计组分配取粗大陶瓷颗粒、石墨粉、铜粉、复合预合金粉i、球形复合预合金粉ii，混合均匀，得到混合粉末；经压制、烧结即可得到高性能的成品。

本发明所得成品的致密度大于等于98％、摩擦系数小于等于0.05。

原理和优势：

(1)碳纤维与铜之间的润湿性极差，为制备具有优良的综合性能的复合材料，关键必须改性铜基体与碳纤维之间的界面，目前主要的途径是基体的合金化与碳纤维的表面处理。但改善润湿性的合金元素易与碳发生反应或与碳互溶，在界面反应形成脆性化合物甚至脆性界面层，不利于界面结构及碳铜复合材料性能的改善，且基体的合金化不仅可能导致铜合金导电性的降低，对材料的高温强度改善效果也并不明显。目前较有成效的纤维表面处理方法是在碳纤维表面化学气相沉积、化学镀或电镀镀铜是目前提高复合材料的界面结合强度较有成效的方法，但相对工艺较为复杂。

本发明的高温耐磨复合材料首次尝试了采用高能球磨解决了常规混料工艺下，短碳纤维在铜基体中分散不均的问题，实现短碳纤维在铜颗粒内部的嵌入，并且在高能球磨工艺下实现铜和碳纤维表面结合处微区的冶金键合，从而改善两者之间的界面结合强度。直接将铜粉和短碳纤维通过v型混料器中混合的得到的粉末的形貌如图8所示，高能球磨法制备的嵌入碳纤维的铜粉如图9所示。由图8可知，采用常规v型混料器混料，碳纤维未破碎与断裂，且并未嵌入铜粉中，铜粉形貌基本无变化。由图9可知，高能球磨处理后，铜粉发生了明显变形，原始短碳纤维束被打断，并明显大量嵌入铜粉颗粒内部。说明常规混料不仅无法解决短碳纤维的分散问题，且碳纤维的长度没变化(仍保持毫米级)，通过压制，这种过长的纤维并不能充分发挥纤维增强增韧的效果，反而容易成为复合材料断裂的裂纹源。采用高能球磨工艺不仅实现了短碳纤维的嵌入，这为后期碳纤维在基体中的分散起了决定性作用，而且通过该工艺，明显将碳纤维长度打短至几百个微米，从而使短碳纤维充分发挥其优势。

由于高能球磨后镶嵌碳纤维的铜粉加工硬化十分严重，成形困难，且随着球磨时间延长，加工硬化越发明显，因此需要通过控制高能球磨时间，结合后续的热处理退火工艺来提高镶嵌碳纤维铜粉的塑性，改善粉末的压制性能。

短碳纤维以嵌入形式加入铜粉后，再根据原料配比与其他原料混合，就能解决常规短碳纤维以原料形式直接混料导致的易团聚问题，实现短碳纤维在基体中的均匀分布，获得高韧性，且性能均匀的短碳纤维增强铜基复合材料，且制备工艺简单，在冷压条件下即可实现粉末的成形。

(2)氧化铝或氧化锆等高温陶瓷颗粒虽然可以显著提高铜合金的室温和高温强度，但粒度过大或是混合不均匀就极易成为合金的裂纹源，导致材料塑性大幅降低。因此采用微米级粒度的陶瓷颗粒结合特殊的混合工艺，才能充分发挥其高强和耐高温的作用。

本发明的高温耐磨复合材料首次尝试了采用高能球磨解决了常规混料工艺下，微米级在铜基体中易团聚、分散不均的问题，实现氧化物陶瓷颗粒在铜颗粒内部的嵌入，并且通过控制高能球磨工艺参数，获得了流动性非常好的近球形复合预合金粉末，嵌入氧化物陶瓷颗粒的铜粉如图11所示。直接将铜粉和氧化物颗粒通过v型混料器中混合的得到的粉末的形貌如图10所示。由图10可知，采用常规v型混料器混料，氧化铝随机分散，仅有少量粘在铜粉枝晶处，完全未嵌入同颗粒内部，且铜粉形貌基本无变化。由图11可知，高能球磨处理后，铜粉明显团聚球化，氧化物颗粒均匀嵌入了铜颗粒内部和表面。而且，同样由于高能球磨后嵌入氧化物陶瓷颗粒的复合铜粉加工硬化十分严重，成形困难，因此需要通过控制高能球磨时间，结合后续的热处理退火工艺来提高嵌入氧化物陶瓷颗粒铜粉的塑性，改善粉末的压制性能。

(3)石墨虽然可以作为润滑组元降低铜基复合材料的磨损率，但要求粒度合适,且在基体中的弥散程度要好。但连续的石墨会导致铜的导电性和强度大幅降低，而且石墨表面较光滑，在大块石墨附近的强化组元、摩擦组元更容易在摩擦过程中发生脱落，导致材料的摩擦性能降低。本发明选用短碳纤维替代部分石墨，可以作为润滑组元减少石墨的用量，在提高铜基合金强韧性的同时，起到一定的润滑作用，降低材料磨损率，防止磨损对偶。

(4)选用20～200微米的氧化铝、氧化锆、碳化硅、二氧化硅等粗大陶瓷颗粒，以及短碳纤维作为摩擦组元，提供稳定的摩擦系数和满足制动所需的制动力矩。由于短纤维与颗粒对铜基复合材料的增强机理，使短纤维所承受的力由基体材料通过界面传递，结合增强体颗粒，使基体对短纤维的“抱紧”作用有所增强，室温和高温的增强效果明显提高，从对于摩擦组元的“夹持”作用也明显增强，即使高温摩擦时，亦不会发生脱落现象，从而提高了材料的摩擦磨损性能，降低了材料的磨损率。

总之，本发明具有制备工艺简单(仅冷压成形、加压烧结即可)、成本低廉、所得复合材料性能优良且均匀，具有良好的市场前景。

附图说明

附图1为本发明提供的高温耐磨复合材料中复合预合金粉i或复合预合金粉ii的制备流程图；

附图2为本发明提供的高温耐磨复合材料的制备流程图；

附图3为对比例1压制的高温耐磨复合材料；

附图4为对比例2压制的高温耐磨复合材料；

附图5为对比例3压制的高温耐磨复合材料；

附图6为实施例2压制的高温耐磨复合材料；

附图7为实施例3压制的高温耐磨复合材料；

附图8为铜粉和短碳纤维通过v型混料器中混合的粉末sem形貌图；

附图9为本发明所制备复合预合金粉i即嵌入碳纤维的铜粉的sem形貌图；

附图10为铜粉和氧化物粉末通过v型混料器中混合的粉末sem形貌图；

附图11为本发明所制备复合预合金粉ii即嵌入氧化物陶瓷颗粒的铜粉的sem形貌图；

从图1中可以看出本发明设计的高温耐磨复合材料中复合预合金粉i和ii的制备流程，具体为：首先，分别将短碳纤维或者氧化物陶瓷颗粒与电解铜粉按一定比例进行高能球磨，再将高能球磨得到的混合粉在气氛保护下进行退火处理，以消除粉末内应力和晶体缺陷，提高粉末塑性和成形性，得到嵌入碳纤维或是氧化物颗粒的复合预合金粉i和ii。

从图2中可以看出本发明方案设计的高温耐磨复合材料的制备流程，具体为：首先将复合预合金粉i或ii、电解铜粉、粗大陶瓷颗粒、鳞片石墨按一定比例进行湿混，干燥，再将混合粉压制成坯体后，经气氛保护加压烧结，得到高温耐磨复合材料。

由图3～图5可知，不论是短碳纤维和铜粉、氧化铝、石墨粉直接混料得到的混合粉，还是将短碳纤维或氧化物颗粒陶瓷与铜粉进行高能球磨处理后，不进行退火热处理的粉末均无法直接冷压成形。直接混料的粉末中碳纤维过长，且团聚严重，故难成形。而高能球磨后的粉末加工硬化很严重，成形性较差。

由图6～图7可知，将短碳纤维或氧化物颗粒陶瓷与铜粉进行高能球磨处理和退火热处理后可以直接冷压成形。

从图8中可以看出，采用常规v型混料器混料，碳纤维未破碎与断裂，且并未嵌入铜粉中，铜粉形貌基本无变化。

从图9中可以看出，高能球磨处理后，铜粉发生了明显变形，原始短碳纤维束被打断，并明显大量嵌入铜粉颗粒内部。

从图10中可以看出，采用常规v型混料器混料，氧化铝随机分散，仅有少量粘在铜粉枝晶处，完全未嵌入同颗粒内部，且铜粉形貌基本无变化。

从图11中可以看出，高能球磨处理后，铜粉明显团聚球化，氧化物颗粒均匀嵌入了铜颗粒内部和表面。

具体实施方式

对比例1

本对比例1中所制备的高温耐磨复合材料，以质量百分比计包括下述组分：

电解铜粉73％、短碳纤维2.0％、鳞片石墨粉15.0％、氧化铝粉10.0％。电解铜粉的粒度为45μm，短碳纤维的直径为9μm，长度2mm，鳞片石墨粉的粒度为50μm，氧化铝粉的粒度为150μm。

将配制的原料粉末在v型混料机中，加入总质量的1wt％的煤油混合6h，干燥，得到混合粉料。之后将混合粉料在室温下进行冷压，压制压力为300mpa，保压时间为20s。由于将铜粉和短碳纤维直接混合、压制，短碳纤维团聚严重，导致混合粉无法成形。

对比例2

本对比例2中所制备的高温耐磨复合材料，以质量百分比计包括下述组分：

电解铜粉76％、短碳纤维2.0％，鳞片石墨粉12.0％、氧化铝粉8.0％、碳化硅粉2.0％。电解铜粉的粒度为40μm，短碳纤维的直径为7μm，长度2mm，鳞片石墨粉的粒度为50μm，氧化铝粉的粒度为100μm，碳化硅粉的粒度为50μm。

首先制备短碳纤维与铜粉的复合预合金粉i，以质量百分比计包括下述组分：电解铜粉95％、短碳纤维5.0％。将电解铜粉和短碳纤维进行高能球磨处理，球磨转速为250转/min，球磨时间10h；得到均匀镶嵌短碳纤维的复合预合金粉i。

按原料配比加入电解铜粉、复合预合金粉i、鳞片石墨粉、氧化铝粉、碳化硅粉混料，并加入总质量的1wt％的煤油，机械搅拌4h至混合料混合搅拌均匀，再将混合料放置于烘箱干燥，干燥温度为80℃，得到混合粉料。之后将混合粉料在室温下进行冷压成型，压制压力为350mpa，保压时间为20s。由于高能球磨短碳纤维与铜粉的复合预合金粉i加工硬化严重，导致无法冷压成形，出现了明显的分层现象。

对比例3

本对比例3中所制备的高温耐磨复合材料，以质量百分比计包括下述组分：

电解铜粉81％、鳞片石墨粉9.0％、细小氧化锆粉1.0％、粗大氧化铝粉8.0％、氧化硅粉1.0％。电解铜粉的粒度为60μm，鳞片石墨粉的粒度为40μm，细小氧化锆粉的粒度为2μm，粗大氧化铝粉的粒度为120μm，氧化硅粉的粒度为50μm。

首先制备氧化物颗粒与铜粉的复合预合金粉ii，以质量百分比计包括下述组分：电解铜粉97％、细小氧化锆粉3.0％。将电解铜粉和氧化锆粉进行高能球磨处理，球磨转速为250转/min，球磨时间10h；得到均匀嵌入氧化锆颗粒的复合预合金粉ii。

按原料配比加入电解铜粉、复合预合金粉ii、鳞片石墨粉、氧化铝粉、碳化硅粉混料，并加入总质量的1wt％的煤油，机械搅拌4h至混合料混合搅拌均匀，再将混合料放置于烘箱干燥，干燥温度为80℃，得到混合粉料。之后将混合粉料在室温下进行冷压成型，压制压力为350mpa，保压时间为20s。由于高能球磨氧化锆颗粒与铜粉的复合预合金粉ii加工硬化严重，导致无法冷压成形，也出现了明显的分层现象。

实施例1

本实施例1中所制备的高温耐磨复合材料，以质量百分比计包括下述组分：

电解铜粉72％、短碳纤维2.0％、鳞片石墨粉15.0％、细小氧化铝粉1.0％、粗大氧化铝粉10.0％。电解铜粉的粒度为45μm，短碳纤维的直径为7μm，长度2mm，鳞片石墨粉的粒度为50μm，粗大氧化铝粉的粒度为150μm，细小氧化铝粉的粒度为3μm。

首先制备短碳纤维与铜粉的复合预合金粉i，以质量百分比计包括下述组分：电解铜粉96％、短碳纤维4.0％。将电解铜粉和短碳纤维进行高能球磨处理，球磨转速为260转/min，球磨时间8h；最后进行氢气气氛保护下的退火热处理，退火温度为350℃，保温时间为30min，得到均匀镶嵌短碳纤维的复合预合金粉i。

接着制备氧化物颗粒与铜粉的复合预合金粉ii，以质量百分比计包括下述组分：电解铜粉96％、细小氧化铝粉3.0％。将电解铜粉和短氧化铝粉进行高能球磨处理，球磨转速为250转/min，球磨时间10h；最后进行氢气气氛保护下的退火热处理，退火温度为400℃，保温时间为70min，得到均匀嵌入氧化铝颗粒的复合预合金粉ii。

将一定比例配制的电解铜粉、复合预合金粉i、复合预合金粉ii、粗大氧化铝、石墨粉等在v型混料机中，加入总质量的1wt％的煤油混合6h，干燥，得到混合粉料。之后将混合粉料在室温下进行冷压，压制压力为400mpa，保压时间为20s，制备的铜基复合材料压坯在氢气气氛保护下加压烧结，在920℃烧结2h，炉子的升温速率与降温速率均为10～15℃/min，得到实施例1样件的性能为：致密度98.5％、硬度98n/mm²、导电性5.4×10⁷ω^-1·m^-1、导热率为217w/mk、摩擦系数为0.03。其强度优于现有产品。

实施例2

本实施例2中所制备的高温耐磨复合材料，以质量百分比计包括下述组分：

电解铜粉81％、鳞片石墨粉9.0％、细小氧化锆粉1.0％、粗大氧化铝粉8.0％、氧化硅粉1.0％、短碳纤维2.5％。电解铜粉的粒度为60μm，鳞片石墨粉的粒度为40μm，细小氧化锆粉的粒度为2μm，粗大氧化铝粉的粒度为120μm，氧化硅粉的粒度为50μm，短碳纤维的直径为8μm，长度2mm。

首先制备短碳纤维与铜粉的复合预合金粉i，以质量百分比计包括下述组分：电解铜粉95％、短碳纤维5.0％。将电解铜粉和短碳纤维进行高能球磨处理，球磨转速为250转/min，球磨时间10h；最后进行氢气气氛保护下的退火热处理，退火温度为350℃，保温时间为50min，得到均匀镶嵌短碳纤维的复合预合金粉i。

接着制备氧化物颗粒与铜粉的复合预合金粉ii，以质量百分比计包括下述组分：电解铜粉97％、细小氧化锆粉3.0％。将电解铜粉和氧化锆粉进行高能球磨处理，球磨转速为250转/min，球磨时间10h；最后进行氢气气氛保护下的退火热处理，退火温度为400℃，保温时间为60min，得到均匀嵌入氧化锆颗粒的复合预合金粉ii。

按原料配比加入电解铜粉、复合预合金粉i、复合预合金粉ii、鳞片石墨粉、氧化铝粉、碳化硅粉混料，并加入总质量的1wt％的煤油，机械搅拌4h至混合料混合搅拌均匀，再将混合料放置于烘箱干燥，干燥温度为80℃，得到混合粉料。之后将混合粉料在室温下进行冷压，压制压力为450mpa，保压时间为20s，制备的铜基复合材料压坯在氢气气氛保护下加压烧结，在950℃烧结1h，炉子的升温速率与降温速率均为10～15℃/min，得到实施例2样件的性能为：致密度98.9％、硬度92n/mm²、导电性5.2×10⁷ω^-1·m^-1、导热率为215w/mk、摩擦系数为0.05。其强度优于现有产品。

实施例3

本实施例3中所制备的高温耐磨复合材料，以质量百分比计包括下述组分：

电解铜粉77.5％、鳞片石墨粉9.0％、短碳纤维2％、细小氧化铝粉1.5％、粗大氧化铝粉9.0％、碳化硅粉1.0％。电解铜粉的粒度为50μm，鳞片石墨粉的粒度为45μm，细小氧化铝粉的粒度为1μm，粗大氧化铝粉的粒度为80μm，碳化硅粉的粒度为50μm。

首先制备短碳纤维与铜粉的复合预合金粉i，以质量百分比计包括下述组分：电解铜粉96％、短碳纤维4.0％。将电解铜粉和短碳纤维进行高能球磨处理，球磨转速为250转/min，球磨时间8h；最后进行氢气气氛保护下的退火热处理，退火温度为300℃，保温时间为80min，得到均匀镶嵌短碳纤维的复合预合金粉i。

接着制备氧化物颗粒与铜粉的复合预合金粉ii，以质量百分比计包括下述组分：电解铜粉96％、细小氧化铝粉4.0％。将电解铜粉和短氧化铝粉进行高能球磨处理，球磨转速为250转/min，球磨时间12h；最后进行氢气气氛保护下的退火热处理，退火温度为400℃，保温时间为60min，得到均匀嵌入氧化铝颗粒的复合预合金粉ii。

将一定比例配制的电解铜粉、复合预合金粉i、复合预合金粉ii、石墨粉等在v型混料机中，加入总质量的1wt％的煤油混合6h，干燥，得到混合粉料。之后将混合粉料在室温下进行冷压，压制压力为450mpa，保压时间为20s，制备的铜基复合材料压坯在氢气气氛保护下加压烧结，在950℃烧结2h，炉子的升温速率与降温速率均为10～15℃/min，得到实施例3样件的的性能为：致密度98.2％、硬度93n/mm²、导电性5.3×10⁷ω^-1·m^-1、导热率为220w/mk、摩擦系数为0.04。其强度优于现有产品。

由以上数据可知，本发明材料制备的铜基复合材料的强度、导电、导热和耐磨性能优异，摩擦系数低。